JPH0949709A - Method for measuring inclination/height of part and inspecting apparatus using the method - Google Patents

Method for measuring inclination/height of part and inspecting apparatus using the method

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JPH0949709A
JPH0949709A JP20296395A JP20296395A JPH0949709A JP H0949709 A JPH0949709 A JP H0949709A JP 20296395 A JP20296395 A JP 20296395A JP 20296395 A JP20296395 A JP 20296395A JP H0949709 A JPH0949709 A JP H0949709A
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component
image
height
light
inclination
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JP20296395A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Shibata
行広 芝田
Hisafumi Iwata
尚史 岩田
Hitoshi Kubota
仁志 窪田
Koichi Fukushima
宏一 福島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for measuring an inclination/height with reducing speckle interferences, defocusing of optically cut images, and detection errors to foreign articles/flaws. SOLUTION: An incoherent light from a light source 1 is turned to a slit light via a collimator lens 2 and a slit 3 and projected perpendicularly to a surface of a part 10 through a projection lens 4. A slit image 5 is formed. An optical cut image of a diffraction light and a scattering light from the surface is formed by an image formation lens 20 at a TV camera 21, which is photoelectrically converted. A central position of the optical cut image is obtained for every scanning line at an image-processing part 30 thereby to obtain a regression line. An inclination/height of the part is obtained from an inclination of the regression line.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、部品の傾き・高さ
測定方法及びそれを用いた検査装置に係り、特に、磁気
ヘッド等を加工及び組立て後に、傾き及び高さの位置決
め検査を行うのに最適な傾き・高さの検出方法とそれを
用いた検査装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a component inclination / height measuring method and an inspection apparatus using the same, and more particularly, to an inclination / height positioning inspection after processing and assembling a magnetic head or the like. The present invention relates to an optimum tilt / height detection method and an inspection apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】部品の製造工程及び組立て工程におい
て、品質管理等の目的で工程の途中及び終了後に位置決
め精度の測定や検査が不可欠な場合がある。このような
場合では、測定対象物の材質や測定環境等によって、非
接触測定でなければならないケ−スが多々ある。このよ
うな非接触測定法の一つとして光切断方式がある。光切
断方式では、スリット光を試料に照明し、反射した光の
位置を検出することにより、試料の連続的な高さを検出
することが可能である。従って、部品を製造或いは組立
て後に、部品の高さや傾きを検出することができ、品質
管理及び検査工程等の測定技術として一般的に適用され
ている。
2. Description of the Related Art In a part manufacturing process and an assembling process, it may be indispensable to measure or inspect positioning accuracy during or after the process for the purpose of quality control. In such a case, there are many cases in which non-contact measurement is required depending on the material of the measurement object, the measurement environment, and the like. As one of such non-contact measuring methods, there is a light cutting method. In the light cutting method, it is possible to detect the continuous height of the sample by illuminating the sample with slit light and detecting the position of the reflected light. Therefore, it is possible to detect the height and inclination of the component after manufacturing or assembling the component, and it is generally applied as a measuring technique such as quality control and inspection process.

【0003】例えば、特開昭62ー127602号公報
記載技術の部品検査装置がある。前記記載の検査装置で
は、測定部品の斜め上方からスリット状のレ−ザ−ビ−
ムを照射し、上方に配置したテレビカメラで測定部品上
面のスリット像を撮像し、撮像した光切断像より前記部
品両端の傾きを求めるという技術であり、前記部品の両
端に傾斜部がある場合、これら傾斜部と光学的に共役で
ある光切断像を傾きの演算デ−タとして省くという特徴
を有する技術である。また、例えば、特開平4ー181
108号公報及び特開平5ー149729号公報記載技
術の三次元形状認識装置がある。前記三次元形状認識装
置は光切断像を用いるものであり、測定対称物が急傾斜
面における像であって、明確でない場合、テレビカメラ
を移動させ、前記測定対称物からの乱反射光を確実に捉
えて、明確な実像を得るものであつた。
For example, there is a parts inspection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-127602. In the inspection device described above, the laser beam in the form of a slit is obliquely above the measuring component.
It is a technique of irradiating a beam and shooting a slit image of the upper surface of the measurement part with a TV camera arranged above and obtaining the inclination of the both ends of the part from the captured light section image. The technique is characterized in that a light section image optically conjugated with these inclined portions is omitted as inclination calculation data. Further, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-181
There are three-dimensional shape recognition devices described in Japanese Patent Laid-Open No. 108 and Japanese Patent Laid-Open No. 149729/1993. The three-dimensional shape recognition device uses a light section image, and if the measurement symmetric object is an image on a steeply sloping surface and is not clear, move the TV camera to ensure diffused reflection light from the measurement symmetric object. It was the one to capture and obtain a clear real image.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の斜方照明を
用いた部品検査装置は、レ−ザ−ビ−ムをスリット状に
制限して測定部品に斜方照明し、その反射光を撮像手段
で撮像し、撮像したスリット像にウインド設定を施し切
りだしを行うことで欠落を検出し、前記切り出したライ
ンの位置と傾きから、測定部品上面の位置と傾きを求め
るように構成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In the above-mentioned conventional component inspection apparatus using oblique illumination, the laser beam is limited to a slit shape to obliquely illuminate the measurement component and the reflected light is imaged. It is configured to detect the missing by detecting the missing by performing window setting on the imaged slit image and cutting out by the means, and determining the position and inclination of the upper surface of the measurement part from the position and inclination of the cut out line. is there.

【0005】この光学系では、照明光としてレ−ザ−ビ
−ムを用いているため、測定面に凹凸があると、光切断
像がスペックル干渉を起こし、光切断像が部品の表面形
状と関係なく不連続になる場合がある。このため、光切
断像より部品の欠落、傾き、高さを求めても、部品の表
面形状と異なる場合があり、正確な検査及び測定は困難
であるという問題点があった。
In this optical system, since a laser beam is used as illumination light, if the measurement surface has irregularities, the light section image causes speckle interference, and the light section image shows the surface shape of the component. May be discontinuous regardless of. Therefore, even if the missing parts, the inclination, and the height of the component are obtained from the light-section image, the surface shape of the component may be different, which makes it difficult to perform accurate inspection and measurement.

【0006】また、部品の測定面に対して斜方照明する
ことにより、照明光の入射角が一定の角度を有するた
め、部品や高さが測定方向に変位すると、前記部品上で
照明光が反射する位置がシフトする。このため、検出系
の光軸方向にも反射位置がシフトするため、撮像した光
切断像がデフォ−カスする恐れがある。前記光切断像が
デフォ−カスすると、像のコントラストが低くなり、傾
きや高さの測定精度が低下するという問題点があった。
Further, by obliquely illuminating the measurement surface of the component, the incident angle of the illumination light has a constant angle. Therefore, when the component or height is displaced in the measurement direction, the illumination light is emitted on the component. The reflection position shifts. For this reason, the reflection position is also shifted in the optical axis direction of the detection system, which may cause a defocused image of the optical section. If the light-section image is defocused, the contrast of the image is lowered, and the accuracy of measuring the tilt and height is lowered.

【0007】同様に、部品に段差があると、部品の高さ
測定方向の位置決め誤差に応じて、スリット光が前記段
差に照明されたり、されなかったりすることがある。こ
の場合、高さ検出結果には、部品の段差量が含まれた
り、含まれなかったりする。このため、部品の表面に段
差部が不規則にある場合などは、正確に傾き・高さを求
めることは困難であるという問題点があった。
Similarly, if there is a step on the part, slit light may or may not be illuminated on the step depending on the positioning error in the height measuring direction of the part. In this case, the height detection result may or may not include the step difference amount of the component. Therefore, there is a problem that it is difficult to accurately obtain the inclination and height when the stepped portions are irregular on the surface of the component.

【0008】また、撮像したスリット像にウインド設定
を行うが、このウインドで切りだす画像は光学的に部品
の平面部と共役である部分である。このため、切りだし
た画像と共役な部品面に異物や傷がある場合は、光切断
像は不連続となり、前記光切断像の中心位置を演算して
も誤差を多く含んだ結果となるという課題があつた。ま
た、光切断像はスリット状に得られるため、2次元形状
の測定しか行えず、部品の傾きを一方向しか検出できな
いという問題点があった。
Further, the window is set for the imaged slit image, and the image cut out by this window is a portion which is optically conjugate with the plane portion of the component. Therefore, if there is a foreign matter or a scratch on the surface of the component that is conjugate with the cut image, the light section image becomes discontinuous, and even if the center position of the light section image is calculated, a large amount of error will result. There was a problem. Further, since the light section image is obtained in a slit shape, there is a problem that only the two-dimensional shape can be measured and the inclination of the component can be detected in only one direction.

【0009】また、従来のテレビカメラを移動させる三
次元形状認識装置は、スリット光による実像と虚像とが
同時に検出される場合に、虚像の検出防止には有効であ
る。しかしながら、テレビカメラの移動機構を必要とし
構成が複雑となる。さらに、測定対称物が傾斜している
ため、上記と同様に、前記スリット光の入射角が一定の
角度を有するため、測定対称物が変位をすると、デフォ
ーカスを生じ、測定精度の低下を招くという問題点があ
った。
Further, the conventional three-dimensional shape recognition apparatus for moving a television camera is effective for preventing detection of a virtual image when a real image and a virtual image due to slit light are detected at the same time. However, the moving mechanism of the television camera is required, and the configuration becomes complicated. Further, since the measurement symmetry object is inclined, the incident angle of the slit light has a constant angle, as described above, and therefore when the measurement symmetry object is displaced, defocusing occurs, leading to a decrease in measurement accuracy. There was a problem.

【0010】本発明は、かかる上記従来技術の課題を解
決すべく、測定対称物である部品の表面凹凸によるスペ
ックル干渉を防止し、部品の変位に基づく光切断像のデ
フォ−カスを防止及びその傾きの検出誤差を低減、傾き
の二方向を同時に検出すると共に、部品上に投影された
スリット像の位置に異物や傷があっても検出誤差を低減
する傾き・高さの測定方法を提供することを第一の目的
とする。また、本発明の第二の目的は、上記傾き・高さ
の測定方法を用いた検査装置を提供することにある。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention prevents the speckle interference due to the surface irregularities of the component which is the object of measurement, and prevents the defocus of the light section image due to the displacement of the component. Provides a tilt / height measurement method that reduces the tilt detection error, detects the tilt two directions at the same time, and reduces the detection error even if there is a foreign object or scratch at the position of the slit image projected on the component. The first purpose is to do. A second object of the present invention is to provide an inspection device using the above-mentioned tilt / height measuring method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第一の発明に係る部品の傾き・高さ測定方法は、イ
ンコヒ−レント光で形成したスリット像を照明光とし
て、前記部品の測定面上に垂直投影させ、前記測定面上
で回折及び散乱させ、結像手段により、前記回折及び散
乱光を結像させ、光電変換手段により前記結像を光電変
換させ、演算手段により前記光電変換信号から部品の傾
き・高さを演算するようにし達成することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for measuring the inclination and height of a component according to the first invention is such that the slit image formed by incoherent light is used as illumination light to measure the component. Vertical projection onto a surface, diffract and scatter on the measurement surface, the diffracted and scattered light is imaged by an image forming means, the image is photoelectrically converted by a photoelectric conversion means, and the photoelectric conversion is performed by an arithmetic means. This can be achieved by calculating the inclination and height of the component from the signal.

【0012】より、詳しく説明すると、第一の発明に係
る部品の傾き・高さ測定方法は、インコヒ−レント光の
スリット像の照明光を用いて、部品の測定面に対し、垂
直に照射させ、干渉性を低く、測定面の凹凸によるスペ
ックル干渉を防ぎ、光切断像の非対称化の防止するよう
にし、部品が照明光の軸方向に変位しても、前記部品上
で前記照明光の反射位置を一定とし、部品高さの測定方
向に位置決め誤差が生じても同じ位置に照明し、部品表
面に段差あっても照明され、高さ検出結果に部品表面段
差の影響が除き、照明系の光軸に対して、垂直に検出系
の光軸を配置し、照明系の光軸方向に部品が前後に変位
しても、当該部品上の照明光の反射位置は、検出系の焦
点深度方向には不変であり、撮像した光切断像をデフォ
−カスさせず、部品の位置決め誤差にも拘らず、常に高
コントラストとなるようし、正確に傾きを求めるように
したものである。
More specifically, the method for measuring the inclination and height of a component according to the first aspect of the present invention uses illumination light of a slit image of incoherent light to irradiate the measurement surface of the component vertically. , Low coherence, to prevent speckle interference due to the unevenness of the measurement surface, to prevent the asymmetry of the light section image, even if the component is displaced in the axial direction of the illumination light, the illumination light on the component Even if there is a positioning error in the component height measurement direction, the same position is illuminated, even if there is a step on the component surface, it is illuminated, and the effect of the component surface step on the height detection result is eliminated, and the illumination system The optical axis of the detection system is arranged perpendicularly to the optical axis of, and even if the component is displaced back and forth in the optical axis direction of the illumination system, the reflection position of the illumination light on the component is the focal depth of the detection system. It does not change in the direction, and the captured light section image is not defocused. Despite also the positioning error, always so that the high contrast is obtained by to obtain the slope correctly.

【0013】上記課題を解決するため、第一の発明に係
る他の部品の傾き・高さ測定方法は、インコヒ−レント
光で形成したスリット像の照明光を、部品表面及び部品
取付基準面に垂直投影させ、結像手段により前記スリッ
ト像の前記部品表面上及び部品取付基準面上からの回折
並びに散乱光を結像させ、光電変換手段により前記結像
を光電変換させ、演算手段により前記光電変換信号から
前記部品及び前記部品取付基準面上の傾き・高さを演算
することにより達成することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, a tilt / height measuring method for another component according to the first invention is such that the illumination light of a slit image formed by incoherent light is applied to a component surface and a component mounting reference surface. The image is vertically projected, and the diffracted and scattered light of the slit image from the component surface and the component mounting reference surface is imaged by the image forming means, the image formation is photoelectrically converted by the photoelectric conversion means, and the photoelectric conversion is performed by the computing means. This can be achieved by calculating the inclination and height of the component and the component attachment reference plane from the converted signal.

【0014】より詳しく説明すると、また、第一の発明
に係る他の部品の傾き・高さ測定方法は、インコヒ−レ
ント光で形成したスリット像の照明光を、部品表面及び
部品取付基準面に垂直投影させ、スリット像の部品表面
上及び部品取付基準面上からの回折並びに散乱光を結像
させることにより、部品の切断像と部品取付基準面の切
断像がえられ、この両切断像から得た両者の高さの差よ
り、部品試料の厚さがえられるようにしたものである。
More specifically, the tilt / height measuring method for another component according to the first aspect of the present invention uses illumination light of a slit image formed by incoherent light on the component surface and the component mounting reference surface. By projecting the image vertically and diffracting and scattering light from the slit image on the component surface and the component mounting reference plane, a cut image of the component and a cut image of the component mounting reference plane are obtained. The thickness of the component sample can be obtained from the obtained difference in height.

【0015】さらに、上記課題を解決するため、第一の
発明に係るさらに他の部品の傾き・高さ測定方法は、照
明光として、インコヒ−レント光で形成した明暗パタ−
ン像を用いることにより達成することができる。さらに
また、前記明暗パタ−ン像として、インコヒ−レント光
で形成した市松模様状に配置したパタ−ンを用いること
により達成することができる。さらにまた、前記明暗パ
タ−ン像として、ラインアンドスペ−ス状のパタ−ンを
用いることにより達成することができる。さらにまた、
演算手段は、前記結像の光量及び前記結像の大きさが特
異な点のデ−タを、前記演算手段の演算対称から除去す
ることにより達成することができる。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, a tilt / height measuring method for a further component according to the first invention is a bright / dark pattern formed by incoherent light as illumination light.
This can be achieved by using an image. Furthermore, it can be achieved by using a pattern formed by incoherent light and arranged in a checkered pattern as the bright and dark pattern image. Furthermore, the light and dark pattern image can be achieved by using a line-and-space pattern. Furthermore,
The calculation means can be achieved by removing the data of the point where the light amount of the image formation and the size of the image formation are peculiar from the calculation symmetry of the calculation means.

【0016】より詳しく説明すると、第一の発明に係る
さらに他の部品の傾き・高さ測定方法は、部品に投影す
るスリット像を市松模様状の明暗パタ−ン像やラインア
ンドスペ−ス状の複数スリットの明暗パタ−ン像にする
ことにより、部品の傾きを二方向から検出できるように
したものである。また、第一の発明に係るさらに他の部
品の傾き・高さ測定方法は、演算手段において、光量、
像の大きさが特異なデ−タを演算対称から除外すること
により、部品上の異物や傷に起因した誤差を除くことが
できるようにしたものである。
More specifically, in the tilt / height measuring method for a further component according to the first invention, a slit image projected on the component is a checkerboard-like bright / dark pattern image or a line-and-space pattern. By making a bright and dark pattern image of a plurality of slits, the tilt of the component can be detected from two directions. Further, a tilt / height measuring method of still another component according to the first aspect of the present invention is such that a light amount,
By eliminating the data having a peculiar image size from the calculation symmetry, it is possible to eliminate the error caused by the foreign matters and scratches on the parts.

【0017】上記課題を解決するため、第二の発明に係
る部品の傾き・高さ測定装置は、部品の測定面に対して
インコヒ−レント光で形成されたスリット像を垂直に照
明する照明手段と、部品上で前記スリット像の回折及び
散乱した光を結像させる結像手段と、前記結像を光電変
換させる光電変換手段と、前記光電変換信号より部品の
傾き及び高さを演算する演算手段とを具備することによ
り達成することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the component inclination / height measuring device according to the second aspect of the present invention is an illuminating means for illuminating a slit image formed by incoherent light perpendicularly to the measurement surface of the component. An image forming means for forming an image of the light diffracted and scattered by the slit image on the component, a photoelectric conversion means for photoelectrically converting the image formation, and an operation for calculating the inclination and height of the component from the photoelectric conversion signal. It can be achieved by including means.

【0018】上記課題を解決するため、第二の発明に係
る他の部品の傾き・高さ測定装置は、部品表面及び部品
取付基準面に対して、インコヒ−レント光で形成したス
リット像を垂直投影する照明手段と、前記投影されたス
リット像が部品表面上及び部品取付基準面上で回折並び
に散乱した光を結像させる結像手段と、前記結像を光電
変換手段させる光電変換手段と、前記光電変換信号より
前記部品及び前記部品取付基準面上の傾き・高さを演算
する演算手段とを具備することにより達成することがで
きる。
In order to solve the above-mentioned problems, the tilt / height measuring apparatus for another component according to the second aspect of the present invention makes a slit image formed by incoherent light perpendicular to the component surface and the component mounting reference plane. Illuminating means for projecting, image forming means for forming an image of the light that is diffracted and scattered by the projected slit image on the component surface and the component mounting reference surface, and a photoelectric conversion means for photoelectrically converting the image formation. This can be achieved by including the component and the computing means for computing the inclination / height on the component mounting reference plane from the photoelectric conversion signal.

【0019】上記課題を解決するため、第二の発明に係
るさらに他の部品の傾き・高さ測定装置は、前記記載の
いずれかの部品の傾き・高さ測定装置において、前記ス
リット像として、明暗パタ−ン像を用いることにより達
成することができる。前項記載の部品の傾き・高さの測
定装置において、前記明暗パタ−ン像に、市松模様状に
配置したパタ−ンを用いることにより達成することがで
きる。前記記載の部品の傾き・高さの測定装置におい
て、前記明暗パタ−ン像に、ラインアンドスペ−ス状の
パタ−ンを用いることにより達成することができる。前
記記載の部品の傾き・高さ測定装置において、前記演算
手段は、前記結像の光量及び前記結像の大きさが特異な
点のデ−タを、演算対称から除去することにより達成す
ることができる。
In order to solve the above-mentioned problems, a tilt / height measuring apparatus for a further component according to a second aspect of the present invention is the tilt / height measuring apparatus for any one of the above-mentioned components, wherein the slit image is: This can be achieved by using a bright and dark pattern image. In the device for measuring the inclination and height of the parts described in the preceding paragraph, this can be achieved by using a pattern arranged in a checkered pattern for the light and dark pattern image. In the above-described device for measuring the inclination and height of parts, it can be achieved by using a line-and-space pattern for the light-dark pattern image. In the tilt / height measuring apparatus for components described above, the arithmetic means achieves by removing the data of the point where the light amount of the image formation and the size of the image formation are peculiar from the arithmetic symmetry. You can

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
1ないし図11を参照して詳細に説明する。 〔実施の形態 1〕まず、本発明の一実施の形態に係る
傾き・高さ測定方法が用いられる試料の傾き高さ検査装
置について説明する。図1は、本発明の一実施の形態に
係る試料の傾き・高さ検査装置の模式図、図2は、本発
明の一実施の形態係る傾き・高さ測定方法の模式図、図
3は斜方照明に基づくデフォカスの模式図、図4は図3
のデフォカスに対する垂直照明による低減模式図、図5
は、段差に基づく位置検出誤差の模式図、図6は、図5
の位置検出誤差に対する垂直照明による低減模式図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Each embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. [Embodiment 1] First, a sample tilt height inspection apparatus in which a tilt / height measuring method according to an embodiment of the present invention is used will be described. FIG. 1 is a schematic view of a sample tilt / height inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a tilt / height measuring method according to an embodiment of the present invention, and FIG. Schematic diagram of Defocus based on oblique illumination, Fig. 4 is Fig. 3
Fig. 5 is a schematic diagram of reduction of vertical defocus by vertical illumination.
Is a schematic diagram of a position detection error based on a step, and FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram of reduction in position detection error due to vertical illumination.

【0021】図1、2、3、4、5、6のいずれにおい
ても、同一符号は同等部分であるので、7は照明系であ
り、この照明系7において、1は光源、2はコリメ−タ
レンズ、3はスリット、4は投影レンズである。25は
検出系であり、この検出系25において、5はスリット
像、10は部品、20は結像レンズ、21はTVカメラ
であり、30は画像処理部、40はモニタ、50は光切
断像である。βは入射角、γは反射角である。
In all of FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6, the same reference numerals designate the same parts, and therefore 7 is an illumination system. In this illumination system 7, 1 is a light source and 2 is a collimator. Lens 3 is a slit, 4 is a projection lens. Reference numeral 25 denotes a detection system. In this detection system 25, 5 is a slit image, 10 is a component, 20 is an imaging lens, 21 is a TV camera, 30 is an image processing unit, 40 is a monitor, and 50 is a light section image. Is. β is the incident angle, and γ is the reflection angle.

【0022】まず、照明系7について説明する。図1に
示すように、照明系7は、部品10の傾き及び高さ測定
面に対して垂直に配設されており、その入射角は0°で
ある。前記照明系7は、光源1が配置され、前記光源1
を出射した光がコリメ−タ−レンズ2により平行光とな
る。このコリメ−タレンズ2による平行光となることに
より、光源1とスリット3は光学的に無限遠の位置関係
となる。したがって、前記光源1は、スリット3をケ−
ラ−照明する。なお、前記光学的にケ−ラ−照明するた
めには、光源1からコリメ−タレンズ2までの距離と、
コリメ−タレンズ2からスリット3までの距離とを当該
コリメ−タレンズ2の焦点距離と一致させればよい。投
影レンズ4はケ−ラ−照明されたスリット3の像を部品
10に投影する。
First, the illumination system 7 will be described. As shown in FIG. 1, the illumination system 7 is arranged perpendicularly to the inclination and height measurement surface of the component 10, and its incident angle is 0 °. The light source 1 is arranged in the illumination system 7, and the light source 1
The light emitted by the collimator lens 2 becomes parallel light. Since the collimator lens 2 forms parallel light, the light source 1 and the slit 3 have an optical infinite positional relationship. Therefore, the light source 1 has the slit 3
Light up. In order to optically illuminate the camera, the distance from the light source 1 to the collimator lens 2 and
The distance from the collimator lens 2 to the slit 3 may be matched with the focal length of the collimator lens 2. The projection lens 4 projects an image of the slit 3 which is illuminated by color, on the component 10.

【0023】検出系25は、前記投影された照明光はス
リット像5を形成し、部品10の表面状態に応じて反
射、回折、散乱し、そのうち、回折光、散乱光を結像レ
ンズ20に入射させ、入射光のみによる光切断像をTV
カメラ21の結像面に形成する。この光切断像はTVカ
メラ21で光電変換され、画像となる。この画像は画像
処理部30に入力され、例えばモニタ40に示す光切断
像の場合には、各走査線毎に光切断像の中心位置を求め
る。この各走査線毎に求めた光切断像の中心位置は、光
切断像と光学的に共役な位置の照明系光軸方向の位置を
求めている。また、各走査線に付いて求めた光切断像の
中心位置を用いて回帰直線を求め、回帰直線の傾きが部
品10の傾きを示すことになる。
The detection system 25 forms the slit image 5 of the projected illumination light, and reflects, diffracts, and scatters it according to the surface condition of the component 10, and diffracted light and scattered light thereof are transmitted to the imaging lens 20. Let the light enter and let the TV display the light-section image only with the incident light.
It is formed on the image plane of the camera 21. This light section image is photoelectrically converted by the TV camera 21 and becomes an image. This image is input to the image processing unit 30. For example, in the case of the light section image shown on the monitor 40, the center position of the light section image is obtained for each scanning line. The center position of the light section image obtained for each scanning line is the position in the optical axis direction of the illumination system, which is a position optically conjugate with the light section image. Further, a regression line is obtained by using the center position of the light section image obtained for each scanning line, and the inclination of the regression line indicates the inclination of the component 10.

【0024】次ぎに、図2を参照して部品の傾き・高さ
を測定する原理について説明する。光源1により発光し
た光はコリメ−タレンズ2に入射し、スリット3をケ−
ラ−照明する。前記スリット3を透過した光は、投影レ
ンズ4によって部品10上にスリット像を形成する。前
記部品10上では、反射、回折、散乱した光のうち、回
折光、散乱光が結像レンズ20に入射し、前記入射光
が、部品10と共役な位置に結像する。この結像位置は
部品10がΔZだけ下降した場合、Mだけシフトする。
Next, the principle of measuring the inclination and height of the component will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 1 enters the collimator lens 2 and enters the slit 3.
Light up. The light transmitted through the slit 3 forms a slit image on the component 10 by the projection lens 4. On the component 10, of the reflected, diffracted, and scattered light, diffracted light and scattered light enter the imaging lens 20, and the incident light forms an image at a position conjugate with the component 10. This imaging position is shifted by M when the component 10 is lowered by ΔZ.

【0025】前記シフト量Mは、照明系7の入射角を
β、検出系25の検出角をγ、結像レンズ20の倍率を
m=b/aとした場合、下記(1)式で表される。
When the incident angle of the illumination system 7 is β, the detection angle of the detection system 25 is γ, and the magnification of the imaging lens 20 is m = b / a, the shift amount M is expressed by the following equation (1). To be done.

【数1】 従って、光切断像50の中心位置を求めることにより、
部品10の高さを検出できる。また、部品10の傾きは
光切断像50の中心をスリット像50の長手方向に複数
求め、これらの回帰直線を求めることにより検出でき
る。
[Equation 1] Therefore, by obtaining the center position of the light section image 50,
The height of the component 10 can be detected. Further, the inclination of the component 10 can be detected by obtaining a plurality of centers of the light section image 50 in the longitudinal direction of the slit image 50 and obtaining regression lines thereof.

【0026】上記のように構成した傾き・高さ測定方法
及び傾き・高さ測定装置の機能を図3、4を用いて説明
する。まず、部品10の測定面に対して垂直に照明する
ことによる機能を説明する。従来の図3に示す斜方照明
による誤差について説明をする。図3に示す如く、部品
10に対してβの入射角で斜方照明し、γの検出角で光
学系を設定した場合、部品10がΔz下降すると、前記
斜方照明光が部品10で反射する位置が、検出系25の
光軸方向で、Δxだけシフトする。このシフト量Δxは
下記(2)式で求められる。
The functions of the inclination / height measuring method and the inclination / height measuring device configured as described above will be described with reference to FIGS. First, the function of illuminating the measurement surface of the component 10 perpendicularly will be described. An error caused by the conventional oblique illumination shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 3, when the component 10 is obliquely illuminated with an incident angle of β and the optical system is set with a detection angle of γ, when the component 10 descends by Δz, the oblique illumination light is reflected by the component 10. The position to be moved is shifted by Δx in the optical axis direction of the detection system 25. This shift amount Δx is obtained by the following equation (2).

【数2】 [Equation 2]

【0027】前記シフト量Δxがあると、検出系25に
おいて、部品10上に結像したスリット像5がデフォ−
カスする。前記スリット像5がデフォ−カスすると、光
切断像50のコントラストが低下し、検出誤差を大きく
する要因となる。このデフォ−カス量の許容値として、
一般的に焦点深度DOFが用いられている。前記焦点深
度DOFは、照明光の波長をλ、結像レンズの開口数を
NAとすると、下記の(3)式で求められる。
When the shift amount Δx is present, the slit image 5 formed on the component 10 is the default in the detection system 25.
I'm going to waste. If the slit image 5 is defocused, the contrast of the light section image 50 is lowered, which causes a large detection error. As the allowable value of this defocus amount,
Generally, the depth of focus DOF is used. The depth of focus DOF is obtained by the following equation (3), where λ is the wavelength of the illumination light and NA is the numerical aperture of the imaging lens.

【数3】 従って、斜方照明光学系では、照明系7の入射角β、検
出系25の検出角γ、部品10の移動量Δzに応じてデ
フォ−カス量が決定され、焦点深度よりもずれる場合が
生じることもある。このため、デフォ−カスに起因した
検出誤差が大きくなるおそれがある。
(Equation 3) Therefore, in the oblique illumination optical system, the defocus amount is determined according to the incident angle β of the illumination system 7, the detection angle γ of the detection system 25, and the movement amount Δz of the component 10, and there is a case where the defocus amount deviates from the depth of focus. Sometimes. Therefore, the detection error due to the defocus may be large.

【0028】次ぎに、図4を参照して、前記デフォ−カ
スに起因した検出誤差の低減について説明する。図4に
示すとおり、部品10の測定面に対して照明系7の光軸
を垂直に設定、すなわち入射角0°及び検出系25の光
軸を部品10の測定面に対して垂直に設定をする。この
ように設定すれば、前記部品10が変位しても、当該部
品10上の反射位置は、検出系25の光軸方向でのシフ
ト量Δx=0となるので不変である。このため、デフォ
−カスに起因した検出誤差は起こらず、測定精度が向上
する。但し、入射角βが小になると、〔1〕式で示す分
母のCosβが大となり、分子のSin(β+γ)が小
となり、光学系の検出感度は低下する。前記入射角βが
0°になると、光学系の検出感度は0となる。
Next, with reference to FIG. 4, the reduction of the detection error caused by the defocus will be described. As shown in FIG. 4, the optical axis of the illumination system 7 is set perpendicular to the measurement surface of the component 10, that is, the incident angle 0 ° and the optical axis of the detection system 25 are set perpendicular to the measurement surface of the component 10. To do. With this setting, even if the component 10 is displaced, the reflection position on the component 10 is unchanged since the shift amount Δx = 0 in the optical axis direction of the detection system 25. Therefore, the detection error caused by the defocus does not occur, and the measurement accuracy is improved. However, when the incident angle β becomes small, Cos β of the denominator shown in the formula [1] becomes large, and Sin (β + γ) of the numerator becomes small, so that the detection sensitivity of the optical system decreases. When the incident angle β becomes 0 °, the detection sensitivity of the optical system becomes 0.

【0029】さらに、図5、図6を用いて他の機能につ
いて説明する。図5に示すとおり、従来技術において、
部品10に対してβの入射角で斜方照明し、γの検出角
で光学系を設定した場合、部品10がΔzだけ下降する
と、部品10で斜方照明光が反射する位置は、試料10
上の異なる位置となる。また、部品10に段差Δz1
ある場合、部品10がΔz1量だけ移動したと同様であ
る。いま、部品10がΔzだけ下降し、かつΔz1だけ
低い段差部で反射すると、検出像50は、M1だけ移動
する。結像レンズ20の倍率をm=b/aとすれば、こ
のM1は下記の(4)式で求められる。
Further, other functions will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, in the conventional technology,
When the component 10 is obliquely illuminated with an incident angle of β and the optical system is set with a detection angle of γ, when the component 10 descends by Δz, the position where the oblique illumination light is reflected by the component 10 is the sample 10
It will be in a different position on top. Further, when the component 10 has a step Δz 1, it is the same as when the component 10 moves by the amount Δz 1 . Now, when the component 10 descends by Δz and is reflected by a step portion which is lower by Δz 1 , the detected image 50 moves by M 1 . If the magnification of the imaging lens 20 is m = b / a, this M 1 can be calculated by the following equation (4).

【数4】 (Equation 4)

【0030】前記M1は、部品10の移動量Δzと部品
10の段差量Δz1を合わせた移動量であるので、段差
量Δz1が不明の場合は、部品10の移動量を正確に求
めることができない。これに対して、図6に示す通り、
部品10の測定面に対して照明系7の光軸を垂直、すな
わち入射角0°に設定し、検出系25の光軸を部品10
の測定面に対して垂直に設定をすれば、前記部品10が
照明光軸と平行に変位しても当該部品10上の反射位置
は不変であり、段差の有無に係わらず、部品10の変位
量Δzは正確に求めることができる。但し、前記部品1
0の変位Δzによる光切断像50のシフト量M2は、M2
=Δz×m×Sinγで求まる値となる。上式におい
て、γ=90°とすると、M2=Δz×m となる。す
なわち、検出角γが90°の場合は、部品10の変位量
Δzと検出系25の倍率mの積で得られる。
Since M 1 is the total movement amount of the movement amount Δz of the component 10 and the step amount Δz 1 of the component 10, if the step amount Δz 1 is unknown, the movement amount of the component 10 is accurately obtained. I can't. On the other hand, as shown in FIG.
The optical axis of the illumination system 7 is set perpendicular to the measurement surface of the component 10, that is, the incident angle is set to 0 °, and the optical axis of the detection system 25 is set to the component 10.
If it is set to be perpendicular to the measurement plane, the reflection position on the component 10 does not change even if the component 10 is displaced parallel to the illumination optical axis, and the displacement of the component 10 regardless of whether there is a step or not. The quantity Δz can be accurately determined. However, the part 1
The shift amount M 2 of the light section image 50 due to the displacement Δz of 0 is M 2
= Δz × m × Sinγ. In the above equation, if γ = 90 °, then M 2 = Δz × m. That is, when the detection angle γ is 90 °, it is obtained by the product of the displacement amount Δz of the component 10 and the magnification m of the detection system 25.

【0031】次ぎに、図7を参照して画像処理部30に
おける演算を説明する。図7は、画像処理部における部
品の高さ・傾きの演算フロ−チャ−トである。図7の演
算フロ−チャ−トに示す如く、S1において、TVカメ
ラ21で撮像した光切断像10を画像処理部30に入力
する。この画像サイズは、512Pix×512Pix
としている。この画像において、スリット短手方向がX
座標であり、スリット長手方向がY座標である。
Next, the calculation in the image processing unit 30 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a calculation flowchart of the height and inclination of the component in the image processing unit. As shown in the calculation flowchart of FIG. 7, the light section image 10 imaged by the TV camera 21 is input to the image processing unit 30 in S 1 . This image size is 512Pix x 512Pix
And In this image, the lateral direction of the slit is X
These are the coordinates, and the slit longitudinal direction is the Y coordinate.

【0032】次に、S2において、フイルタリングが行
われる。すなわち、入力画像の後、入力画像のサンプリ
ング誤差を低減するため、平均値フィルタリング等の画
像平滑化処理がなされる。次に、S3において、特異点
除去が行われる。すなわち、部品10上に異物や傷があ
る場合、光切断像50は不連続な像として検出されるた
め、これらの特異点、例えば特異なY方向の走査線を以
後の演算対象外とする処理が行われる。
Next, in S 2 , filtering is performed. That is, after the input image, an image smoothing process such as average value filtering is performed in order to reduce the sampling error of the input image. Next, in S 3 , singular point removal is performed. That is, when there is a foreign matter or a scratch on the component 10, the light section image 50 is detected as a discontinuous image, and therefore, these singular points, for example, the processing for excluding the peculiar Y-direction scanning line from the subsequent calculation targets. Is done.

【0033】次に、S4において、各Y方向の走査線毎
に切り出した波形を用いて波形中心位置を求める。座標
Xの位置における波形の高さをIxとし、例えば、波形
中心位置が波形の重心位置であるとした場合、下記の
(5)式により得られる。
Next, in S 4 , the waveform center position is obtained using the waveform cut out for each scanning line in each Y direction. When the height of the waveform at the position of the coordinate X is Ix and the center position of the waveform is the center of gravity of the waveform, the following formula (5) is obtained.

【数5】 上記で求めた波形中心位置をXcとし、全ての走査線に
ついてXc1〜Xc512を求める。このそれぞのXcがそ
れぞれの走査線と光学的に共役な部品10位置の高さを
表している。
(Equation 5) Xc 1 to Xc 512 is obtained for all the scanning lines with the waveform center position obtained above as Xc. Each Xc represents the height of the position of the component 10 which is optically conjugate with each scanning line.

【0034】次に、S5において、各走査線毎に求めた
それぞれの波形中心位置Xcを用いて、回帰直線Y=a
X+bを求める。この回帰直線を求める演算方法として
は、最小2乗法が一般的である。求めた回帰直線Y=a
X+bのうち、傾きaは、部品10の傾き、切辺bはY
座標0と共役な位置における部品10の高さを示してい
る。以上の画像処理により、部品10の傾き及び高さを
同時に得ることができる。
Next, in S 5 , the regression line Y = a is obtained by using the respective waveform center positions Xc obtained for each scanning line.
Find X + b. As a calculation method for obtaining this regression line, a least square method is generally used. Obtained regression line Y = a
Of X + b, the inclination a is the inclination of the component 10, and the cutting edge b is Y.
The height of the component 10 at a position conjugate with the coordinate 0 is shown. By the above image processing, the inclination and height of the component 10 can be obtained at the same time.

【0035】〔実施の形態 2〕次ぎに、図8を参照し
て本発明の他の一実施の形態について説明する。図8
は、本発明の他の一実施の形態に係る傾き・高さ測定方
法に用いられる検査装置の模式図であり、本実施の形態
は部品の組立て精度の測定装置を説明するものである。
図中、図1と同一符号は同等部分であるので説明を省略
する。新たな符号を説明する。11は部品チャック、5
1は部品チャックの光切断像、αは部品10と部品チャ
ック11の傾きである。図8に示す構成は、図1の構成
と同一であるので簡単に説明し、特徴部分を中心に説明
する。
[Second Embodiment] Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 4 is a schematic view of an inspection device used in a tilt / height measuring method according to another embodiment of the present invention, and this embodiment describes a device for assembling accuracy of parts.
In the figure, the same reference numerals as those in FIG. The new code will be described. 11 is a component chuck, 5
Reference numeral 1 is an optical cut image of the component chuck, and α is the inclination of the component 10 and the component chuck 11. Since the configuration shown in FIG. 8 is the same as the configuration shown in FIG. 1, a brief description will be given, and the description will focus on the characteristic part.

【0036】図8に示すように、前記測定試料である部
品10を部品チャック11に取付ける。照明系7は、試
料10の傾き及び高さ測定面に対して垂直に配置されて
おり、その入射角は0°である。光源1からコリメ−タ
レンズ2までの距離とコリメ−タレンズ2からスリット
3までの距離をコリメ−タレンズ2の焦点距離と一致さ
せると、光源1を出射した光はコリメ−タ−レンズ2に
より平行光となり、光源1とスリット3とは、光学的に
無限遠の関係となり、スリット3をケ−ラ−照明するよ
うになる。
As shown in FIG. 8, the component 10 as the measurement sample is attached to the component chuck 11. The illumination system 7 is arranged perpendicular to the tilt and height measurement surface of the sample 10, and its incident angle is 0 °. When the distance from the light source 1 to the collimator lens 2 and the distance from the collimator lens 2 to the slit 3 are matched with the focal length of the collimator lens 2, the light emitted from the light source 1 is collimated by the collimator lens 2. Therefore, the light source 1 and the slit 3 have an optical infinite relationship, so that the slit 3 is illuminated with a color.

【0037】前記ケ−ラ−照明されたスリット3は、投
影レンズ4により、スリット像5を部品10及び部品チ
ャック11に形成する。前記スリット像5を形成する照
明光は、部品10及び部品チャック11の表面状態に応
じて反射、回折、散乱する。これらの反射光、回折光、
散乱光の内、結像レンズ20に入射する光のみによる光
切断像をTVカメラ21の結像面に形成する。結像した
光切断像はモニタ40に示すとおり、部品の光切断像5
0と部品チャックの光切断像51の二つが形成される。
これら二つの光切断像について、画像処理部30でそれ
ぞれの傾きを求めることにより、部品10と部品チャッ
ク11の傾きαが求まる。同様に、2つの光切断像につ
いてそれぞれ高さを求め、両者の差を演算することによ
り、部品10の厚さを求めることができる。
The color-illuminated slit 3 forms a slit image 5 on the component 10 and the component chuck 11 by the projection lens 4. The illumination light that forms the slit image 5 is reflected, diffracted, or scattered according to the surface states of the component 10 and the component chuck 11. These reflected light, diffracted light,
Of the scattered light, a light-section image of only the light incident on the imaging lens 20 is formed on the imaging surface of the TV camera 21. The formed light-section image is as shown on the monitor 40.
0 and a light cut image 51 of the component chuck are formed.
The inclination α of the component 10 and the component chuck 11 is obtained by obtaining the inclinations of the two light-section images by the image processing unit 30. Similarly, it is possible to obtain the thickness of the component 10 by obtaining the height of each of the two light section images and calculating the difference between the two.

【0038】〔実施の形態 3〕次ぎに、本発明のさら
に他の発明の実施の形態を図9を参照して説明する。図
9は、本発明のさらに他の発明の実施の形態に係る傾き
・高さ測定方法に用いられる検査装置の模式図である。
部品の傾きを同時に二方向求める発明の実施の形態を示
すものである。図9に示す構成は、図1の構成と同一で
あるので共通部分については簡単に説明し、特徴部分を
中心に説明する。図中、図1と同一符号は同等部分であ
るので、説明を省略する。新たな符号のみを説明する。
60は市松状の明暗パタ−ン、61はコリメ−タレン
ズ、62は投影レンズ、65は市松状明暗パタ−ンの
像、x−yは試料である部品の表面を含む平面、α
1は、x−y平面と図面とのなす角、α2は、x−y平面
と図面に直交する水平な面とのなす角である。
[Third Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram of an inspection device used in a tilt / height measuring method according to still another embodiment of the present invention.
1 shows an embodiment of the invention in which the inclinations of parts are simultaneously obtained in two directions. Since the configuration shown in FIG. 9 is the same as the configuration in FIG. 1, common parts will be briefly described, and characteristic parts will be mainly described. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. Only new codes will be described.
Reference numeral 60 is a checkered light-dark pattern, 61 is a collimator lens, 62 is a projection lens, 65 is an image of the checkered light-dark pattern, xy is a plane including the surface of the sample part, α
1 is an angle between the xy plane and the drawing, and α 2 is an angle between the xy plane and a horizontal plane orthogonal to the drawing.

【0039】まず、照明系7の光源1を出射した光は、
コリメ−タレンズ2により市松状の明暗パタ−ン60を
ケ−ラ−照明する。明暗パタ−ン60は、コリメ−タレ
ンズ61、投影レンズ62を介して、部品10上に市松
状明暗パタ−ンの像65として投影される。この投影光
学系をテレセントリック光学系とにする。このように、
テレセントリック光学系に設定することにより、部品1
0が照明系7の光軸方向に移動しても前記市松状明暗パ
タ−ンの像65の中心は不変である。
First, the light emitted from the light source 1 of the illumination system 7 is
The collimator lens 2 illuminates the checkered bright and dark pattern 60 with a color. The bright / dark pattern 60 is projected as a checkered bright / dark pattern image 65 on the component 10 via the collimator lens 61 and the projection lens 62. This projection optical system is called a telecentric optical system. in this way,
By setting the telecentric optical system, the component 1
Even if 0 moves in the optical axis direction of the illumination system 7, the center of the image 65 of the checkered bright and dark pattern remains unchanged.

【0040】前記部品10上に投影された市松状明暗パ
タ−ン像65のうち、明部を形成する照明光は、部品1
0上で回折、散乱し、検出系25の結像レンズ20に入
射する。ここで、検出系25の検出角γはγ<90°に
設定する。この検出系25により、TVカメラ21上の
撮像面で形成される明暗パタ−ン像55は、部品10の
3次元形状を表している。この3次元形状を表す画像を
画像処理部30に取り込み、前記明暗パタ−ン像55の
中心位置の間隔を演算することにより、部品10のα1
及びα2方向の傾きを検出することができる。
Of the checkered bright and dark pattern image 65 projected on the component 10, the illumination light forming the bright portion is the component 1.
The light is diffracted and scattered on 0 and enters the imaging lens 20 of the detection system 25. Here, the detection angle γ of the detection system 25 is set to γ <90 °. The bright / dark pattern image 55 formed on the imaging surface of the TV camera 21 by the detection system 25 represents the three-dimensional shape of the component 10. The image representing the three-dimensional shape is taken into the image processing unit 30, and the interval between the center positions of the bright and dark pattern images 55 is calculated, so that α 1 of the component 10 is calculated.
And the inclination in the α 2 direction can be detected.

【0041】次ぎに、図10を参照して、前記α1及び
α2方向の傾きを検出する原理について説明する。図1
0は、図9の検査装置における検出原理の説明図であ
る。例えば、市松状明暗パタ−ン60の間隔が一様であ
るとすると、前記撮像面の明暗パタ−ン像55の内、明
暗どちらかのパタ−ン中心を55aとする。それぞれの
パタ−ン中心位置55aのx方向間隔をl1、l2
3、l4、l5とし、y方向間隔をm1、m2、m3
4、m5とすれば、部品10の測定面が平滑面であれ
ば、l1=l2=l3=l4=l5=l、m1=m2=m3=m
4=m5=m、のような関係となる。いま、α1及びα2
向の傾きが共に0°である場合、パタ−ン中心55aの
間隔をl,mとした場合、このときのα1及びα2方向の
部品10の傾きは、それぞれ下記の(6)、(7)式で
得ることができる。
Next, the principle of detecting the inclinations in the α 1 and α 2 directions will be described with reference to FIG. FIG.
0 is an explanatory view of the detection principle in the inspection device of FIG. For example, if the intervals of the checkered pattern 60 are uniform, the center 55a of either the dark or bright pattern of the bright and dark pattern image 55 on the imaging surface is defined as 55a. The distances in the x direction between the respective pattern center positions 55a are l 1 , l 2 ,
l 3 , l 4 and l 5 , and the y-direction intervals are m 1 , m 2 , m 3 ,
If m 4 and m 5 are satisfied, the measurement surface of the component 10 is a smooth surface, l 1 = l 2 = l 3 = l 4 = l 5 = l, m 1 = m 2 = m 3 = m
The relation is 4 = m 5 = m. Now, when the inclinations in the α 1 and α 2 directions are both 0 °, and the intervals between the pattern centers 55a are l and m, the inclinations of the component 10 in the α 1 and α 2 directions at this time are respectively. It can be obtained by the following equations (6) and (7).

【数6】 (Equation 6)

【数7】 (Equation 7)

【0042】〔実施の形態 4〕次ぎに、本発明のさら
に他の一実施の形態を図11を参照して説明する。図1
1は、本発明のさらに他の一実施の形態に係る傾き・高
さ測定方法に用いられる検査装置の模式図である。図1
1は、部品10上に投影する明暗パタ−ンとして、ライ
ンアンドスペ−ス状に明暗パタ−ンを配置した場合につ
いて説明する。図中、図1と同一符号は、同等部分であ
るので、再度の説明を省略し、新たな符号のみ説明す
る。3aはラインアンドスペ−ス状の明暗パタ−ン、5
0a,50b,50cは光切断像である。
[Fourth Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram of an inspection device used in a tilt / height measuring method according to still another embodiment of the present invention. FIG.
The first example is a case where light and dark patterns are arranged in a line-and-space pattern as the light and dark patterns projected on the component 10. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same parts, and thus the repetitive description will be omitted and only new reference numerals will be described. 3a is a line-and-space pattern of light and dark patterns, 5
Reference numerals 0a, 50b, and 50c are light section images.

【0043】ケ−ラ−照明されたラインアンドスペ−ス
状の明暗パタ−ン3aは、明部が開口部、暗部が遮光部
となっている。前記明暗パタ−ン3aを部品10に投影
し、検出系25で光切断像を検出する。図11に示され
る如く、明暗パタ−ン3aはその開口部が三本あると、
検出された光切断像も三本、50a、50b、50cが
得られる。それぞれの傾きを検出することにより、上記
〔発明の実施の形態 3〕に示す如く、部品10の二方
向の傾きを検出することが可能である。
The bright and dark pattern 3a in the line-and-space shape illuminated by the caller has an opening in the bright portion and a light-shielding portion in the dark portion. The light / dark pattern 3a is projected on the component 10, and the detection system 25 detects a light section image. As shown in FIG. 11, the light-dark pattern 3a has three openings,
Three detected light section images, 50a, 50b, and 50c, are also obtained. By detecting the respective inclinations, it is possible to detect the inclinations of the component 10 in two directions, as described in the above [Third Embodiment of the Invention].

【0044】[0044]

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明に係る
傾き・高さ測定方法とそれを用いた検査装置の構成によ
れば、干渉性の低いインコヒ−レント光を照明光に用い
るので、部品の凹凸によるスペックル干渉が起こらず、
光切断像の非対称化防止の効果がある。さらに、部品の
形状測定面に対して、垂直にスリット光を照射させるこ
とにより、当該部品が照明光軸方向に前後して変位して
も、部品上の照明光反射位置がシフトせず、同じ位置と
なる効果がある。また、部品上の照明光反射位置が同じ
位置となるため、前記部品に段差があっても、スリット
光が段差部に照明されたり、されなかったりすることが
起こらず、部品の位置決め誤差があっても高さ検出結果
に部品段差の影響を防止し、部品表面に段差部が不規則
にある場合でも、正確に傾きを求めることができる効果
がある。また、照明系の光軸に対して、垂直に検出系の
光軸を配置することにより、部品が前後して変位して
も、部品上の照明光反射位置が検出系の焦点深度方向に
は不変であり、撮像した光切断像のデフォ−カスさせな
い効果がある。また、デフォ−カスしないため、検出系
で検出した光切断像は、試料の位置決め誤差に係わら
ず、常に高コントラストの像が得られ、傾き、高さ測定
精度を安定させる効果がある。また、検出像より試料形
状の演算について、像の光量及び像の大きさが特異なデ
−タを演算対称から除去するすることにより、部品上の
異物や傷に起因する誤差を除き、傾き、高さ測定精度を
安定させる効果がある。以上により、部品の傾き及び高
さ測定精度が向上し、部品の加工及び組立て工程等の傾
き、高さ検査の信頼性を向上できると共に、製品の歩留
まりを向上させる傾き・高さ測定方法とそれを用いた検
査装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the inclination / height measuring method and the structure of the inspection apparatus using the same according to the present invention, since incoherent light with low coherence is used as the illumination light, Speckle interference due to unevenness of parts does not occur,
This has the effect of preventing the asymmetry of the light section image. Further, by irradiating the shape measurement surface of the component with slit light vertically, even if the component is displaced back and forth in the illumination optical axis direction, the illumination light reflection position on the component does not shift, and the same. Has the effect of being a position. Further, since the illumination light reflection position on the component is the same, even if there is a step on the component, the slit light is not illuminated or not illuminated on the step portion, and there is no component positioning error. Even if there is an irregular step on the surface of the component, the effect of the component step on the height detection result can be prevented, and the inclination can be accurately obtained. Also, by arranging the optical axis of the detection system perpendicularly to the optical axis of the illumination system, even if the component is displaced back and forth, the illumination light reflection position on the component will not be in the focal depth direction of the detection system. It is invariable, and has the effect of preventing defocusing of the captured light section image. Further, since no defocus occurs, the light section image detected by the detection system always has a high contrast image regardless of the positioning error of the sample, and has the effect of stabilizing the inclination and height measurement accuracy. Further, regarding the calculation of the sample shape from the detected image, by removing the data having a peculiar amount of light of the image and the size of the image from the calculation symmetry, the error caused by the foreign matter or scratches on the component is eliminated, and the inclination, It has the effect of stabilizing the height measurement accuracy. Due to the above, the inclination and height measurement accuracy of parts is improved, the inclination of the processing and assembling process of parts, the reliability of height inspection can be improved, and the inclination and height measurement method that improves the yield of products and it. It is possible to provide an inspection device using the.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施の形態に係る試料の傾き・高さ
検査装置の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a sample tilt / height inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態に係る傾き・高さ測定方
法の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a tilt / height measuring method according to an embodiment of the present invention.

【図3】斜方照明に基づくデフォカスの模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of defoccus based on oblique illumination.

【図4】図3のデフォカスに対する垂直照明による低減
模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of reduction by vertical illumination for the defocus of FIG.

【図5】段差に基づく位置検出誤差の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a position detection error based on a step.

【図6】図5の位置検出誤差に対する垂直照明による低
減模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for reducing the position detection error of FIG. 5 by vertical illumination.

【図7】画像処理部における部品の高さ・傾きの演算フ
ロ−チャ−トである。
FIG. 7 is a calculation flowchart of the height / inclination of a component in the image processing unit.

【図8】本発明の他の一実施の形態に係る傾き・高さ測
定方法に用いられる検査装置の模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of an inspection device used in a tilt / height measuring method according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに他の一実施の形態に係る傾き・
高さ測定方法に用いられる検査装置の模式図である。
FIG. 9 shows a tilt according to still another embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram of the inspection apparatus used for the height measuring method.

【図10】図9の検査装置における検出原理の説明図で
ある。
10 is an explanatory diagram of a detection principle in the inspection device of FIG.

【図11】本発明のさらに他の一実施の形態に係る傾き
・高さ測定方法に用いられる検査装置の模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of an inspection apparatus used in a tilt / height measuring method according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、2…コリメ−タレンズ、3…スリット、3a
はラインアンドスペ−ス状の明暗パタ−ン、4…投影レ
ンズ、5…スリット投影像、7…照明系、10…部品、
11…部品チャック、20…結像レンズ、21…TVカ
メラ、25…検出系、30…画像処理部、40…モニ
タ、50、50a,50b,50c…光切断像、51…
部品チャックの光切断像、60は市松状の明暗パタ−
ン、61はコリメ−タレンズ、62は投影レンズ、65
…市松状明暗パタ−ンの像、d…部品10の厚さ、x−
y…試料である部品の表面を含む平面、α1…x−y平
面と図面とのなす角、α2…x−y平面と図面に直交す
る水平な面とのなす角、β…入射角、γ…反射角
1 ... Light source, 2 ... Collimator lens, 3 ... Slit, 3a
Is a line-and-space pattern, 4 ... Projection lens, 5 ... Slit projection image, 7 ... Illumination system, 10 ... Parts,
11 ... Component chuck, 20 ... Imaging lens, 21 ... TV camera, 25 ... Detection system, 30 ... Image processing part, 40 ... Monitor, 50, 50a, 50b, 50c ... Light section image, 51 ...
Light cut image of the component chuck, 60 is a checkered pattern.
, 61 is a collimator lens, 62 is a projection lens, and 65
... Image of checkered pattern, d ... Thickness of component 10, x-
y: a plane including the surface of the component that is the sample, an angle formed by the α 1 ... xy plane and the drawing, an angle formed by the α 2 ... xy plane and a horizontal plane orthogonal to the drawing, β ... an incident angle , Γ ... Reflection angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪田 仁志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 福島 宏一 茨城県ひたちなか市稲田1410番地 株式会 社日立製作所パーソナルメディア機器事業 部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Hitoshi Kubota, Hitoshi Kubota, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture, Ltd.Institute of Industrial Science and Technology, Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. Personal Media Equipment Division

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 部品の傾き・高さ測定方法において、 インコヒ−レント光で形成したスリット像の照明光を、
部品表面に垂直投影させ、結像手段により前記照明光の
前記部品表面上からの回折光および散乱光を結像させ、
光電変換手段により前記結像を光電変換させ、演算手段
により前記光電変換信号から前記部品の傾き・高さを演
算することを特徴とする部品の傾き・高さ測定方法。
1. A method of measuring inclination and height of a component, wherein illumination light of a slit image formed by incoherent light is used.
Vertically projecting onto the surface of the component, and image forming the diffracted light and scattered light of the illumination light from the surface of the component by the image forming means,
A method for measuring the inclination / height of a component, characterized in that the image formation is photoelectrically converted by a photoelectric conversion unit, and the inclination / height of the component is calculated from the photoelectric conversion signal by a calculation unit.
【請求項2】 部品の傾き・高さ測定方法において、 インコヒ−レント光で形成したスリット像の照明光を、
部品表面および部品取付基準面に垂直投影させ、結像手
段により前記照明光の前記部品表面上および部品取付基
準面上からの回折光および散乱光を結像させ、光電変換
手段により前記結像を光電変換させ、演算手段により前
記光電変換信号から前記部品及び前記部品取付基準面上
の傾き・高さを演算することを特徴とする部品の傾き・
高さ測定方法。
2. A method of measuring inclination and height of a component, wherein illumination light of a slit image formed by incoherent light is used,
The component surface and the component mounting reference plane are vertically projected, and the diffracted light and scattered light of the illumination light from the component surface and the component mounting reference surface are imaged by the image forming means, and the image is formed by the photoelectric conversion means. Inclination / height of the component characterized by performing photoelectric conversion and calculating the inclination / height on the component and the component attachment reference plane from the photoelectric conversion signal by the calculating means.
Height measurement method.
【請求項3】 請求項1、2記載のいずれかの部品の傾
き・高さ測定方法において、 前記照明光として、インコヒ−レント光で形成した明暗
パタ−ン像を用いることを特徴とする部品の傾き・高さ
測定方法。
3. The component inclination / height measuring method according to claim 1, wherein a bright / dark pattern image formed by incoherent light is used as the illumination light. Tilt and height measurement method.
【請求項4】 請求項3記載の部品の傾き・高さの測定
方法において、 前記明暗パタ−ン像として、インコヒ−レント光で形成
した市松模様状に配置したパタ−ンを用いることを特徴
とする部品の傾き測定方法。
4. The method for measuring the inclination and height of a component according to claim 3, wherein a pattern formed by incoherent light and arranged in a checkered pattern is used as the bright and dark pattern image. And how to measure the tilt of the part.
【請求項5】 請求項3記載の部品の傾き・高さの測定
方法において、 前記明暗パタ−ン像として、ラインアンドスペ−ス状の
パタ−ンを用いることを特徴とする部品の傾き測定方
法。
5. The method for measuring the inclination and height of a component according to claim 3, wherein a line-and-space pattern is used as the bright-dark pattern image. Method.
【請求項6】 請求項1、2、3、4、5記載のいずれ
かの部品の傾き・高さ測定方法において、 前記結像の光量及び前記結像の大きさが特異な点のデ−
タを、前記演算手段の演算対称から除去することを特徴
とする部品の傾き・高さ測定方法。
6. The tilt / height measuring method for a component according to claim 1, wherein the amount of light of the image and the size of the image are unique.
Is removed from the calculation symmetry of the calculation means.
【請求項7】 部品の傾き・高さ検査装置において、 部品の測定面に対して、インコヒ−レント光で形成した
スリット像を垂直に投影する照明手段と、前記投影され
たスリット像が部品面上で回折及び散乱した光を結像さ
せる結像手段と、前記結像を光電変換させる光電変換手
段と、前記光電変換信号より部品の傾き・高さを演算す
る演算手段とを具備したことを特徴とする部品の傾き・
高さ検査装置。
7. A component inclination / height inspection apparatus, wherein an illumination means for vertically projecting a slit image formed by incoherent light onto a measurement surface of the component, and the projected slit image is the component surface. An image forming means for forming an image of the light diffracted and scattered above; a photoelectric converting means for photoelectrically converting the image forming; and a calculating means for calculating the inclination / height of the component from the photoelectric conversion signal. Inclination of characteristic parts
Height inspection device.
【請求項8】 部品の傾き・高さ検査装置において、 部品表面及びに部品取付基準面に対して、インコヒ−レ
ント光で形成したスリット像を垂直投影する照明手段
と、前記投影されたスリット像が部品表面上及び前記部
品取付基準面上で回折並びに散乱した光を結像させる結
像手段と、前記結像を光電変換させる光電変換手段と、
前記光電変換信号より前記部品及び前記部品取付基準面
上の傾き・高さを演算する演算手段とを具備したことを
特徴とする部品の傾き・高さ測定装置。
8. A component inclination / height inspection apparatus, wherein an illumination means for vertically projecting a slit image formed by incoherent light onto a component surface and a component mounting reference plane, and the projected slit image. An image forming means for forming an image of light diffracted and scattered on the surface of the component and the reference surface for attaching the component, and a photoelectric conversion means for photoelectrically converting the image.
An inclination / height measuring device for a component, comprising: an arithmetic unit that calculates the inclination and height of the component and the component attachment reference plane from the photoelectric conversion signal.
【請求項9】 請求項7、8記載のいずれかの部品の傾
き・高さ測定装置において、 前記スリット像として、明暗パタ−ン像を用いることを
特徴とする部品の傾き・高さ測定装置。
9. The inclination / height measuring device for a component according to claim 7, wherein a bright / dark pattern image is used as the slit image. .
【請求項10】 請求項9記載の部品の傾き・高さの測
定装置において、 前記明暗パタ−ン像に、市松模様状に配置したパタ−ン
を用いることを特徴とする部品の傾き測定装置。
10. The device for measuring the inclination and height of a component according to claim 9, wherein a pattern arranged in a checkered pattern is used for the bright and dark pattern image. .
【請求項11】 請求項9記載の部品の傾き・高さの測
定装置において、 前記明暗パタ−ン像に、ラインアンドスペ−ス状のパタ
−ンを用いることを特徴とする部品の傾き測定装置。
11. The component inclination / height measuring device according to claim 9, wherein a line-and-space pattern is used for the bright-dark pattern image. apparatus.
【請求項12】 請求項7、8、9、10、11記載の
いずれかの部品の傾き・高さ測定装置において、 前記演算手段は、前記結像の光量及び前記結像の大きさ
が特異な点のデ−タを、演算対称から除去することを特
徴とする部品の傾き・高さ測定装置。
12. The device according to claim 7, 8, 9, 10, or 11, wherein the computing means has a specific light amount of the image formation and a size of the image formation. A device for measuring the inclination and height of parts, which removes data at various points from the calculation symmetry.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004340822A (en) * 2003-05-16 2004-12-02 Fuji Heavy Ind Ltd Apparatus for detecting foreign substances and method of detecting foreign substances
JP2007536553A (en) * 2004-05-03 2007-12-13 カムテック エルティーディー. Height triangulation measurement method and system

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